Устойчивость продукта во многом определяется используемыми материалами. Традиционно выбор этих материалов основан на опыте. Богатый опыт, накопленный за эти годы, часто используется экспертами, например, в форме долгосрочных сотрудников или соответствующей специальной литературы. Однако эффективность этого подхода достигает своего предела, как только рассматриваются новые материальные варианты. Насколько лучше новый материал? Каковы недостатки? Так ли лучше, что риск перемен стоит того? На эти вопросы лучше ответить количественно, чем на основе интуиции лица, принимающего решения. Растущий спрос на экологически чистые продукты также затрудняет выбор материала. Часто информация, необходимая для оценки устойчивости, не может быть описана непосредственно свойствами материала или полностью отсутствует. Если эти данные доступны, то нет процедуры для получения существенного решения, которое оценивает риски и затраты, возникающие в контексте желаемой экологической устойчивости.
Методический подбор материалов
Выбор материала Эшби позволяет нейтрально определить решение для наилучшего варианта материала из всех доступных материалов. Во-первых, исключаются все варианты материалов, которые не подходят для применения. Рассматриваемые варианты затем оцениваются на основе целевых значений. Формулировка компромиссов позволяет количественно обеспечить выбор материалов. Для этой формы выбора материала требования к продукту должны быть переведены в функции, ограничения, целевые размеры и свободные переменные, а также данные, относящиеся к принятию решений, которые не могут быть определены с помощью баз данных. Чтобы определить эти входные переменные, выбор материала Эшби, особенно при рассмотрении аспектов устойчивости,дополнены инструментами для улучшения ситуации с данными и интегрированы в процесс создания продукта (PEP).
В Институте элементов машин и разработки систем (MSE) в университете RWTH Aachen был разработан метод, который на первом этапе выполняет анализ предпочтений для определения целевых значений и ограничений. Исходя из этого, определяется индивидуальная направленность в области конфликта между экономикой, функциональностью и устойчивостью. Этот фокус определяет, какие инструменты могут поддерживать выбор материалов и когда они используются. Затем следует методически обоснованный подбор материала по Эшби. Объективный выбор сделан из лучших вариантов материала, определенных с использованием компромиссов (компромиссы между целевыми значениями).
Картинная галерея
Дополнительная информация по теме лекции по подбору методического материала
Если вы хотите больше узнать о методическом отборе материалов, приезжайте в Вюрцбург 4/5 декабря 2018 года. Там Мариан Козловский читает лекцию на эту тему на встрече пользователей легких конструкций.
Подконструкция автомобильной двери
Эта процедура будет кратко представлена на примере элемента жесткости в верхней части автомобильной двери. Анализ предпочтений определяет используемую энергию и материальные затраты в качестве целевых значений. Основное внимание здесь уделяется экологической устойчивости. Чтобы принять это во внимание, в рамках ОПТОСОЗ определено проведение анализа жизненного цикла (LCA), оптимизированного по времени. Параметром, соответствующим конструкции, для рассматриваемой подструктуры в случае доминирующей основной нагрузки является деформация из-за изгиба, в идеале считается, что имеется полая изгибающая балка с ограничением жесткости. Тип и толщина материала определяются как свободные переменные, в результате чего толщина компонента является результатом ограничения жесткости при изгибе через соответствующие свойства материала. Все остальные параметры остаются без изменений.
Обе целевые переменные зависят от толщины компонента и толщины материала. В то время как материальные затраты доступны в базах данных, используемая энергия должна быть определена иначе. Для этого он сначала оценивается с использованием информации из баз данных и простых формул ролловера, с учетом потребления топлива на этапе использования и типичного процента переработки. Это первая независимая от решения оценка вариантов материала в отношении обоих целевых значений, согласно которой два однонаправленных пластика, армированных углеродным волокном, сталь и алюминий, определены как четыре лучших варианта. Чтобы точно определить энергию, используемую для решения, оптимизированный по времени анализ жизненного цикла проводится для каждого из четырех вариантов материала. Наибольшие факторы, влияющие на используемую энергию, определяются на каждой фазе жизненного цикла продукта, а потребление энергии оценивается с достаточной точностью. Компромиссное предпочтение сформулировано для количественного выбора: в этом случае сохраненный мегаджоуль (МДж) стоит 10 центов. С помощью этой зависимости и диаграммы целевого размера эпоксидная смола, армированная углеродным волокном, выбрана в качестве оптимального материала.
При достаточно точных данных методический выбор материалов позволяет принимать четкие количественные решения. Благодаря оптимизированной интеграции в процесс разработки продукта, несмотря на ограниченный опыт в данной области, устойчивость может быть принята во внимание. Это означает, что каждый человек, принимающий решения, может повысить устойчивость своих продуктов без особых дополнительных усилий путем выбора материалов, не упуская из виду затраты и функциональность. (Qui)
Вы также можете быть заинтересованы в:
СОВЕТ ПО СЕМИНАРУ На семинаре «Систематический выбор материала» в академии инженерной практики рассказывается о взаимосвязи между производством материала, структурой материала и свойствами получаемого материала. Цель состоит в том, чтобы представить целостное представление о процессе выбора материала, начиная с создания профиля потребности, предварительного отбора до точного выбора и оценки риска.
Информация и регистрация: www.b2bseminare.de/konstruction/systematik-werkstoffvergleich
учебник
Правильный выбор пластика
СОВЕТ ПО СЕМИНАРУ На семинаре «Легкие материалы в строительстве» академии инженерной практики рассказывается о методах, принципах проектирования и методах строительства легких конструкций. Участники получают обзор различных легких материалов, изучают критерии выбора материалов и узнают о преимуществах, недостатках и рисках различных материалов.
Информация и регистрация: www.b2bseminare.de/konstruction/ Leichtbauwerkstoffe-in-der-konstruction
* Мариан Козловски, проф. Георг Якобс, Джонатан Спрех: весь институт машиностроения и разработки систем, RWTH Aachen
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: Узнайте больше и обсудите тему выбора методического материала на 3-й встрече пользователей для облегченной конструкции!